机组直流润滑油泵电机事故

直流润滑油泵电机常见故障分析摘要：直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂，维修也不便，但由于它的调速性能较好和起动、制动转矩大,易于快速起动、停车以及控制等优点，所以在火力发电厂中，重要的转动机械如主机或小汽机的润滑油泵，空侧氢侧密封油泵等均采用直流电机驱动。但也正因为直流电机相对复杂的结构，造成直流电机因接线错误、设备错误及参数调整错误而导致电机事故的发生。熟悉直流电机的构造原理，了解直流电机的运行特性，对于我们工程中直流电机的安装运行都起着致关重要的作用。关键词：直流电机事故分析0引言在笔者作所经历工程中的直流电机的安装和带电试运行中，曾多次出现直流电机故障不能启动，更有甚者，某施工单位所装主机直流润滑油泵曾出现两次电机烧损事故。在火电厂的电气运转设备中，大多为交流异步电动机，直流电机相对较少，且电机因结构及接线较为复杂所以也常常让许多工人和技术人员感到困难。所以本文选取工程中有代表性的某一具体直流润滑油泵电机的情况，结合火电工程中直流油泵电机安装及试运中常见情况，对并励直流电机常见故障做简要的分析。1工程简介1.1设备简介电机主要铭牌参数如下：电机型号：Z2-62L3额定容量：22kW 额定电压：220V 额定电流：114.2 A转速：3000r/min 接线方式：并励 1.2电机设计接线图图一：电机电力回路图二：电机控制回路2直流电机原理分析2.1并励直流电机简介根据工程设备简介，可知事故油泵电机为并励方式直流电机，在自励式直流电机中，并励式也是应用最为广泛的一种励磁方式，火电厂中润滑油泵，空侧氢侧密封油泵等直流电机也均采用此种励磁方式。为更好的分原电机故障原因，现就并励直流电机原理作一简单介绍。我们知道，直流电机主要由主磁极（主磁极绕组）、换向极（换向极绕组）、电枢、换向器、刷架和机座等部分组成。直流电机按照励磁方式可分为他励式，和自励式。在自励式直流电动机中，按励磁绕组与电枢绕组的连接的方法不同，又可分为并励、串励和复励三种励磁方式。并励也就是励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电的励磁方式。如图一电机电力回路中，直流润滑油泵电机的绕组接线就属于并励励磁方式。2.2直流电机运行特性的基本分析电磁转矩我们知道，直流电动机电枢绕组中的电流(电枢电流Ia)与磁通j相互作用，产生电磁力和电磁转矩，直流电机的电磁转矩公式为T=KTFIaKT:与电机结构有关的常数F:线圈所处位置的磁通Ia：电枢绕组中的电流2.2.2转矩平衡关系其中，电动机的电磁转矩T为驱动转矩,它使电枢转动。在电机正常运行时，电磁转矩必须和机械负载转矩及空载损耗转矩相平衡，即并励电机的运行特性直流电动机在正常运行时，虽然电源电压U和励磁电阻保持不变，但随着励磁方式不同，电动机的转矩、转速和机械特性有很大的区别。.1转矩特性根据转矩特性公式，如下图三可知：；；；；TnTn0IaUIIfIaM+_+_E图三图四由上分析可知:当电源电压U和励磁回路的电阻Rf一定时,励磁电流If和磁通F不变，即F=常数。则T=KTFIa=KTIa即：并励电动机的磁通F=常数，转矩与电枢电流成正比，如图四。Ia0Ia0nTn0由以下公式：可得：其中（n0为理想空载转速）2.2.3.3电机启动运行(1)起动电流大：起动时,n=0®Iast太大会使换向器产生严重的火花,烧坏换向器。（2）起动转矩大：起动时，起动转矩为(10∽20)TN,造成机械冲击，使传动机构遭受损坏，所以在实际中，我们一般Iast限制在(1.5∽2.5)IN。（3）起动应用根据以上直流电机起动特点，所以直流电机的启动我们通常采取电枢串电阻起动法，如以下公式所示：；，在满磁下将Rst置最大处，逐渐减小Rst使n升高。此启动方法，启动设备简单，操作方便，但启动能耗大，通过图一可以看出，在本工程直流电机的启动设计就是采用这一方法。另外也可采用可控硅整流电源作为调压电源，降压起动方法，此启动方法，启动电流小，启动平稳，启动能耗小。3常见故障分析3.1接线错误首次启动中电机故障率最多的就是电机接线错误，这也是保障直流电机能够顺利启动运行的最关键的一步。直流电机出线端一般有6个接线端子，电枢绕组、励磁绕组，换向绕组各两个，其中各绕组可通过厂家技术资料进行识别，也可依据接线盒内铭牌标出的字符和绕组电阻的大小进行判断区别。直流电动机绕组出线端的标志，如下表所示：绕组名称1980年国家标标准1965年国家标标准1965年前曾使使用始端末端始端末端始端末端电枢绕组A1A2S1S2S1S2换向绕组B1B2H1H2H1H2补偿绕组C1C2BC1BC2B1B2并励绕组E1E2B1B2F1F2串励绕组D1D2C1C2C1C2他励绕组F1F2T1T2W1W2电枢绕组的阻值在零点几欧姆到1∽2欧姆，换向绕组也比较小，而励磁绕组的阻值一般情况下有几百欧姆，从外观上励磁绕组的导线也明显比电枢绕组的截面要小。正确的接线方式为电枢绕组与换向极绕组串联连接，也就是A1-A2-B1-B2,针对于电气设计回路中就是如图一电力回路中Z1与Z3点对应A1与B2，分别是电源的正极和负极回路，在实际设备中A2与B1回路在电机的接线盒内厂家一般用联接片短接，如无联接时需要自行短接。并励绕组E1与通过电缆与控制箱中图一中Z2点通过连接，E2同样与B2点用联接片短接后通过电缆与控制箱内的回路Z3相连。A1点也通过电缆与控制箱内回路相连。所以从电机控制箱到电动机通常设计是一根三芯动力电缆。当电机出现转向相反时，依据电磁转矩公式：T=KTFIa可知，(1)改变励磁电流的方向。(2)改变电枢电流的方向。但需要注意的是，改变转动方向时，励磁电流和电枢电流两者的方向不能同时变。由于1980年国家标准采用的出线端标志与IEC国际标准相同，但部分厂家仍采用1980前国家标准，所以也极易造成接线或判别错误。常见故障就是因为没有正确阅读厂家资料，且没有弄懂上述直流电机原理和接线标识的情况下造成接线错误，不能启动或启动后电流大造成绕组烧损，笔者所处理过的故障电机许多都属上述情况。3.2设备错误笔者接触到的一次直流电机故障就是因为厂家的直流电机控制箱内设备选型和直流电机的功率大小不匹配造成电机不能启动。现象就是电机在合闸后2－3秒左右未完全启动时，就很快将直流盘上250A的自动空气断路器跳开，在排除了接线错误、电枢串接电阻大小不合适、启动时间过短等诸多因素后，才发现是控制设备与电机功率不匹配所至，厂家技术人员因疏忽发错直流电机，安装人员也未及时发现，电机功率大于原来设计功率，控制箱内接触器型号不匹配，造成电机不能正常启动，后更换接触器型号一切正常。3.3调试错误在电气电机接线设计中，通过启动控制回路图一和图二我们知道，直流润滑油泵电机的启动电枢回路中用串联加入型号为ZT2(46A,0.11欧姆)电阻R的方法来降低启动电流。在躲过电流峰值后，并通过时间继电器K15，延时闭合K15常开接点加电Q2接触器来达到甩掉启动电阻的目的。由于电机的启动电流比较大，一般情况下能达到额定电流的10-20倍，所以时间继电器的整定值应该躲过电机的启动电流峰值，同时因不允许将启动电阻在电动机正常运行时长时间通流使用，在电机完成启动后将启动电阻短路。在电机的启动试运中曾经出现过，因延时闭合调整时间过短（1秒钟），造成转速过大，电机发出尖锐刺耳的声音，同时伴随碳刷处大量火花，因及时发现停机，查出故障将时间调至3秒钟后启动一切恢复正常。此外，直流电动机在起动和工作时，励磁电路一定要接通,不能断开,而且起动时要满励磁。否则，磁路中只有很少的剩磁，同样可能产生事故：a）如果电动机是静止的，由于转矩太小(T=KTFIa),电机将不能起动，这时反电动势为零，电枢电流很大，电枢绕组有被烧坏的危险。b)如果电动机在有载运行时断开励磁回路，反电动势E立即减小而使电枢电流增大，同时由于所产生的转矩不满足负载的需要，电动机必将减速而停转，更加促使电枢电流的增大，以至烧毁电枢绕组和换向器。c）如果电机在空载运行，可能造成飞车，使电机遭受严重的机械损伤，而且因电枢电流过大而将绕组烧坏。4综述通过上述分析，我们知道，火电厂中直